机械设计原理与方法精选(九篇)

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第1篇：机械设计原理与方法范文

【关键词】机械设计;高职教育;教学资源;教学法

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)10―0076―03

引言

高等职业教育是高等教育的重要组成部分,是以培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向基层、生产、服务和管理第一线岗位的实用型、技能型人才为目的的教育[1]。机械设计基础是高职教育机械系列课程中的一门主干课程,对于培养学生机械设计和解决工程实际问题的能力发挥着重要的作用[2]。同时,它也是一门综合性很强的课程,涉及到力学、机械原理和机械设计等多门课程的知识,是这些基础知识的综合体现和运用。目前,机械设计教学方法的研究已经得到了广泛的关注,见参考文献[3-9]。传统的教学方法是将工程力学、机械原理和机械设计等课程分开来讲,忽视了彼此之间的联系,学生学完后难以将所学知识融合起来应用于机械设计。高职机械设计基础课程的特点是重视应用性教学,强调知识的运用,降低理论的深度,对于公式、公理等推导、证明的理解、认知不重要。教学内容以“必须够用”为原则,在不影响知识理解连贯性的前提下可以减略,以便学生集中精力掌握实用的结论,以解决实际设计问题[10]。针对传统教学存在的问题,结合高职教育的特点,提出了基于知识融合的机械设计教学法。以应用为目的,本着优化、适用、适度的原则,将工程力学、常用机构、通用机械等教学内容有机的融合,并开发了相应的教学资源,运用后取得了良好的效果。

一 教学目标

从高等职业教育培养应用型、技术型人才的总目标出发,遵循“以应用为目的”,“以必需、够用为度”,“以掌握概念、强化应用、培养技能为教学重点”的原则,提出了基于知识融合的机械设计教学法。传统的教学目标只是针对某一课程基础知识的掌握,忽视了课程之间的交叉与联系。不同的老师担任不同的课程,学生可能在学习某一门课程时掌握得很好,但是在机械设计真正的应用时,会感觉很迷茫,不知从哪里入手,所学的知识不能得以应用。原因在于学生没有从整体上把握机械设计的过程,所学的知识没有融合在一块,各自是孤立的。

机械产品的设计一般要经过产品的规划、方案设计、技术设计、施工设计等环节。通过学习,学生不仅应掌握一般机械产品设计所需的基本理论知识,还应对机械系统有一个整体的认识,并应掌握机械产品设计的基本过程。基于知识融合的机械设计教学法打破传统的工程力学、机械原理和机械设计基础等课程的界限。将理论力学、材料力学、常用机构和通用机械的知识相互融合,使力学的内容渗透到常用机构和通用机械以及与之相关的内容中,理论与实践紧密结合。不但使学生掌握机械设计所必需的基础知识,包括常用机构的结构、运动特性和工程力学方面的基本理论。更为重要的是使学生将所学的知识融汇贯通,对机械设计形成一个整体的认识。超越各门课程之间界限,随时能够灵活熟练地运用所学的知识进行机械产品的设计,具备一般通用机械的设计能力。培养学生建立初步的工程概念,对机械产品具有整体的概念和正确的设计思想,为解决实际问题打好基础。

二 基于知识融合的机械设计教学法

在有限的学时内,合理取舍课堂教学内容,是关系到能否真正实现课程目标的关键。高职院校的机械设计课程应遵循以下的原则:精选重点和难点的内容进行详解与指点,避免烦琐公式的推导和易于自学的内容占用过多的学时;拓宽学生的知识面,注重工程应用,启发学生举一反三;注重机械学科发展,将机械学科的科研成果融入教学,让学生了解机械学科的新技术、新方法[3]。

以机械系统分析和综合设计能力的培养为主线,突出工程意识和创新精神的培养,并将这一思想贯穿课程始终。从整体设计思想出发,精简烦琐的公式推导及过时的工程方法,删减各门课程重复交叉的内容,实现教学内容的整体优化。多年来机械原理和机械设计两门课程的教学内容基本变化不大,课程内容自成体系,相互之间缺少衔接,存在内容交叉和重复的问题。如齿轮传动设计,历来是机械原理和机械设计课程的重点内容,由两门课程分别讲授,不但部分内容重复,且从设计的思维过程来看,有些内容本来是紧密联系的,却被两门课程所分割。基于知识融合的机械设计教学法打破传统的工程力学、机械原理和机械设计基础等课程的界限,将这些课程有机地融为一体,如图1所示。

常用机构及其传动设计一般包括工作原理、运动设计、承载能力设计和结构设计四个方面的内容,将这些内容所涉及的基本理论进行融合。首先学习工程实际中常用机构和机械的有关力学方面的必要知识。包括力学模型的概念,对力学模型的受力分析方法,力、力矩、力偶的概念及其基本性质,平面一般力系平衡问题的解法。四种基本变形的内力和应力分析、强度计算,减速器轴的弯扭组合变形分析及强度计算等。在讲授力学方面的知识时,将一些机械设计中的常用的机构融汇进来,对后面的机构学习可以起到抛砖引玉的作用。同时,也让学生学会了如何将力学知识应用到机械设计中。再接着学习机械中常用机构及通用零部件的类型、特点、工作原理、运动特性、工作能力设计、结构设计、组合设计以及标准零部件的选用等。在讲授具体机构及零部件设计计算时,针对具体机械的工况与技术要求,进行力学性能的强度校核。又可以回顾以前所学的力学知识,真正做到知识的前后呼应,融会贯通。与目前的基于项目的教学法有异曲同工之妙。而原来的工程力学、机械原理和机械设计的课程是分开的,工程力学以受力分析为主,机械原理是以机构的分析为主,机械设计是以零件的强度分析和绘制图纸为主。各自独立的课程配置使学生学习起来难以真正体会它们之间的联系,相互之间的应用就更无从谈起。而机械产品的设计正是融合了多学科的知识,相互之间应用起来更是融为一体,难以分割。

三 教学资源的开发

根据基于知识融合的机械设计教学法,编写了机械设计基础教材,制作了相应的教学资源,如图2所示。教材包括物体受力分析基础、常用机构、联接、传动件及传动装置、支承零部件五部分。物体受力分析基础对物体所受力进行了分析,介绍了平面力系和空间力系;常用机构介绍了机构运动简图和自由度、平面连杆机构、凸轮机构和其他常见机构;联接主要介绍了联接件的变形、螺纹连接、轴毂联接、轴间连接和弹性联接;传动件及传动装置对齿轮传动、蜗杆传动、轮系、带传动和链传动等传动装置的结构、特点、应用范围及设计计算进行阐述;支承零部件介绍了常用的支承零部件轴和轴承。

多媒体教学因其具有直观性、动态性、可重复性、针对性、图文并茂等优点,为课堂教学打开了一幅别开生面的画卷,日益受到广大教师和学生的青睐。机械设计基础课程要求学生对机械传动有较强的感官认识,懂得各种机构运动的原理和动作的顺序,而这些单凭黑板上讲解是掌握不了的,必须通过实物演示或实验操作才能获得。以螺栓联接的结构和受力分析为例。如图3所示为螺栓联接的结构和受力分析,包含了预紧前、预紧和受载三个状态。上面有正常加载、超常加载、加载和卸载四个按钮,当点击其中的任一按钮时,在右边力的坐标系中可以显示力的变化情况,同时受载状态结构图中也可模拟结构实际的变化情况。如图4所示,即为点击超常加载按钮的模拟情况,不但在力的坐标系中显示了此时力的大小,而且可以在螺栓联接的结构中呈现出结构的实际变化情况。其图文声像并茂等优势能将教学中抽象、陌生的知识直观化、形象化,创建出生动的表象,增大课堂信息量,活跃气氛,有效激发学生学习的兴趣,调动其学习的积极性,获得较好的教学效果。

四 结论

机械设计课程有着其他课程不能替代的作用,这是由课程的性质、任务、地位和内容决定的。针对传统教学存在的问题,结合高等职业技术教育的特点,提出了基于知识融合的机械设计教学法,以应用为目的,本着优化、适用、适度的原则,将多科目基础课程内容融合。完善整个机械设计过程所必要的基本知识和基本理论,增加基本设计方法和实践性内容。着力体现了高等职业教育的特色,有利于提高学生认识问题和解决问题的能力。编写了机械设计基础教材,制作了相应的多媒体教学资源,在教学中进行了实际应用,取得了良好的效果,具有重要的实际应用和广阔的推广价值。

参考文献

[1] 赵君爱.浅谈高职《机械设计》的教学改革[J].科技信息, 2009, (32):188-188.

[2] 张军,刘笑羽,孙树廷.面向21世纪“机械设计”的改革[J]. 实验室研究与探索, 2008, 27(10):168-169.

[3] 于晓红,王小群,邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学,2008,(7):34-36.

[4] 高英敏, 刘庆华, 路建彩.基于工作过程的《机械设计》学习领域课程开发[J].职业技术教育, 2009, 30(14):13-15.

[5] 刘江.机械设计专业教学改革探索[J].科学咨询,2010,(1): 126-126.

[6] 蒋学华, 韩虎. 机械设计实验教学创新模式探索[J].实验室研究与探索, 2008, 27(4):89-91.

[7] 汤迎红,孙晓,吴吉平.《机械设计》课程教学中的几点体会[J].中国科教创新导刊,2009,(34):211-213.

[8] 于士军.《机械设计》教学改革的探索与实践[J]. 中国市场,2009, (26): 83-84.

第2篇：机械设计原理与方法范文

1．专业认知学习阶段

在第一学年第一学期开设的“机械专业导论”为所有机械专业本科生的必修课(32学时)。该课程保证有8学时的关于纺织机械的授课内容，重点介绍纺织机械行业的情况、纺织机械的分类、纺织机械的主要设备，使学生对纺织机械有初步的感性认识。

2．专业基础课学习阶段

纺织机械门类繁多、性能各异，有纺纱机械、织造机械、化纤机械、针织机械、非织造机械、染整机械、服装机械、纺织器材与仪器8大类，分别对应8个纺织机械子行业，仅纺织机械的主流机型就超过200种。这些门类繁多的纺织机械几乎涵盖了所有的机械结构、光机电控制系统及工程材料。因此，在通用机械类课程教学中，以纺织机械为载体，将纺织机械的案例融入到如“机械原理”“机械设计”“机械工程材料”“机械制造技术基础”“微机原理及应用”“测试技术”“液压气动技术”等相关课程中，尽可能以纺织机械为案例进行授课。

3．专业课学习阶段

对于实行学分制的高校来说，学生有一定的选课自由，但由于专业课的学时有限，因此，纺织机械类选修课不宜开设太多，以免因选课人数太少而导致课程设置流产。我校(东华大学)机械工程学院机械工程及自动化专业设有4个专业方向:机械设计及理论、机械制造及其自动化、机械电子工程、幕墙工程与机械。在机械设计及理论专业方向开设3门纺织机械类课程:(1)“纺织机械概论”，64学时，基于大纺织范畴，涉及纺纱机械、织造机械、针织机械、化纤机械、染整机械、非织造机械等内容，使学生了解纺织机械的工作原理、基本构成。(2)“纺织机械设计(1)”，48学时，使学生掌握纺纱机械、织造机械、针织机械的共性关键机构及系统的设计原理和方法。(3)“纺织机械设计(2)”，48学时，使学生掌握化纤机械、染整机械、非织造机械的共性关键机构及系统的设计原理和方法。机械设计及理论专业方向的选修课设置如表1所示。要求学生至少选修12学分。选课组合方案如下:(1)偏“通用机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、机械优化设计、机械动力学基础、机械噪声控制。(2)偏“纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(1)、纺织机械设计(2)。(3)“通用机械+经典纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(1)、机械优化设计、机械动力学基础(或机械噪声控制)。(4)“通用机械+新型纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(2)、机械优化设计、机械动力学基础(或机械噪声控制)。

4．实践教学

在机械类实验教学、工程实践教学、课程设计、毕业设计中，以纺织机械为载体，设计相关题目或课题;在专业实习(实验)阶段，确保有4个学时的参观实习，要求撰写参观实习报告。

二、编写适应新形势的纺织机械类教材

(1)首次出版“十二五”省部级规划教材《纺织机械概论》(陈革、杨建成主编，中国纺织出版社，2011年5月出版)。该教材基于“大纺织”的概念，介绍纺织机械的分类，分析纺纱机械、织造机械、针织机械、化纤机械、染整机械、非织造机械的基本工艺原理、核心技术、关键设备、产品分类等;还简要介绍了国内外纺织机械制造业的现状、光机电一体化技术在各类纺织机械上的应用情况及现代纺织机械设计的发展趋势。

(2)出版“十二五”省部级规划教材《织造机械》(陈革主编，中国纺织出版社)，获2011年中国纺织服装教育学会优秀教材奖、2012年中国纺织工业联合会科技进步二等奖。

(3)出版“十二五”省部级规划教材《纺纱机械》(毛立民、裴泽光主编，中国纺织出版社)。教材介绍了纺纱机械的分类、机构组成、工艺过程和工作原理，以及近年来纺纱机械的新装备和新技术，特别是机电一体化技术在纺纱机械上的应用。

(4)正在编写“十二五”部委级规划教材《机械专业导论》。该书为面向纺织特色高校机械工程及自动化专业的概论性教材，其中包含纺织机械概论的相关内容。主要内容有:机械工程概述、机械工程中的力学、机械设计、机械制造基础、机电一体化技术、新材料及其工程应用、纺织机械导论。

(5)正在编写“十二五”部委级规划教材《纺织机械设计》。教材从各类纺织机械中提炼出关键共性机构(装置或系统)，强调对机构(装置或系统)的综合设计。主要内容有:梳理机构的设计、牵伸机构的设计、卷绕机构的设计、往复运动机构的设计、同步传动机构的设计、烘干装置的设计、纺丝成型装置的设计、自调匀整系统的设计、针织成圈机构的设计、立体织物编织机构的设计。

三、编写《机械类课程的纺织机械案例集》

《机械类课程的纺织机械案例集》拟收集各类纺织机械的典型机构(装置或系统)案例，可用于“机械原理”“机械设计”“机械制造技术基础”“液压与气动技术”“测试技术”“机电控制系统”“机械工程材料”等机械类课程的教材编写、课件制作、授课举例等，从而将纺织机械的案例融入到相关课程中。表2为机械类课程的知识点与纺织机械典型机构(装置或系统)的对照表。

四、编写《纺织机械课程设计(毕业设计)选题集》

从以往的毕业设计或课程设计题目中，精选出包括各类纺织机械典型机构、典型系统的题目，在此基础上修改、扩展，设计新的课程设计或毕业设计题目;从所承担的纺织机械类科研项目中，提炼出一些典型机构或共性技术，设计出适合本科生毕业设计或课程设计的选题，同时编写《纺织机械课程设计(毕业设计)选题集》。

五、结语

第3篇：机械设计原理与方法范文

关键词：仿生学；产品机械设计；应用

0 引言

产品设计是一门涉及工业设计、数学、物理等多学科交叉的学科门类，它要求设计师加强对工业技术与文化艺术的理解、各类学科的美学设计思想的综合、充分运用现有产品各类特质的能力。产品设计从市场需求出发，通过设计师综合分析归纳，同时经工程师工艺分析和反馈，反复从结构、外形与材料、功能等各方面进行优化的过程。

而仿生设计作为人类向大自然学习的途径，是当前科学界和人文界创新求知的重要方法，人类通过发掘了解自然界各类动植物的结构与生存方式，将研究发现运用到产品设计中，从而实现产品更好的服务人类，并和大自然和谐共存的新型设计理念。

产品设计在运用仿生学设计理念的前提下，要在产品中融合理工科和人文各类学科，通过将自然界生物体的形态、结构、材料和功能等各类要素融入产品设计的思路中，这使得产品设计既提升了艺术品位又满足了用户需求。

随着机械设计方法的更新，其他领域的新技术和新理念也不断向机械领域扩展，而仿生学设计的应用也为产品机械设计提供新的发展空间，本文将着重分析仿生学在产品机械设计中的应用。

1 产品机械仿生设计的理念与内容

机械仿生设计是指工程师在利用现有工程技术的前提下，运用发散性思维，结合仿生设计的理念和方式，设计出创新性的机械产品与结构材料的过程。这和以往的机械设计方法一样，都是基于机械设计的基本理论和方法，但是其又具有独特的创新性，是一种新型设计方法。

1.1 机械结构仿生设计

作为机械仿生设计的关键部分，机械结构仿生设计则需充分理解掌握自然界生物体的结构形式与相应功能原理，并对其结构和功能进行仿生设计而为人类使用。自然界的生物经过无数个岁月的进化，已充分发展形成了各种具有高度复杂的结构形式和功能形态。这些结构形式和功能形态作为机械仿生设计的源泉，提供了各类可供参考的结构形式。例如蜂巢的结构，其截面为六边形，总体为柱体，这种结构通过综合力学分析证明，能够在提高结构的同时而减少材料的使用。该结构已应用到特种飞行器件的结构设计中，在实践中得到了充分的证明。还有例如现已广泛用于包装的复合纸板，花炮架构等，这种机械结构的设计既能满足轴向抗压强度，又能减少材料的使用及重量的减轻，更能起到吸收噪音等辅助作用。

1.2 机械运动机构仿生设计

作为机械仿生设计的关键组成部分，运动机构仿生设计是在全面了解动植物运动的特点和原理的前提下，对运动的基本结构、运动的控制方式、运动功能的实现及运动的各个细节进行全面的模仿。在当前机构仿生设计中应用比较广泛和有成效的是现代机器人仿生设计和路面机械设计这两个领域。

伴随着工程技术的不断发展与人民对于现代生活方式的需求，机器人已不再仅仅局限于服务工厂，在人类的日常生活中已逐渐普及使用。比如在教育等方向的应用，多功能仿生手指的设计是经过复合材料做成的通过气动方式驱动的机构设计，在关键技术参数上，如应力、刚度要求、弹性收缩比率等都与自然界生物体的肌肉相近，我们可以通过机械加工成特殊壳结构从而使其具有良好的运动特性。

在路面机械方面，有关课题组利用牛耕地的基本原理，创造性的建立了“半浮式理论”，该设计的原理是通过改变传统农机驱动装置的承重与驱动的双重功能，从而独创性的设计出新型步行轮机构，使其广泛应用于松软土地等软性地基的工业状况。通过这一仿生设计的原理还指导了很多驱动力大、运动阻力小的新型机构。

1.3 机械材料仿生设计

机械仿生设计主要通过研究生物组织的结构、构成原理和材料的联系，获得所需要的启示并指导材料的设计、制造与加工，最终达到所需要的材料特性，从而满足机械的性能需求。生物复合材料的结构、原理等是现代新型复合材料研究的蓝本，对天然生物材料的表面功能、形成原理进行研究分析，发展出了具有仿生特性的特种工程材料，它代替了现有的金属材料与高分子材料，达到改善产品机械使用性能的目的。

1.4 机械运动控制仿生设计

在产品机械设计领域，机电液一体化及机械人工智能控制是现代机械系统整体运行性能的基本保证。智能控制仿生设计是现代仿生设计中的一个关键研究点，智能控制仿生设计的发展在一定程度上制约了仿生机器人领域的进步。过去的一段时间里，对于规定形状等规范化的对象进行作业的机器人有了快速的进步，而针对各种形态的动植物的工农业机器人也广受欢迎。在各个国家的竞争中，欧美等老牌产品机械设计强国始终保持在世界前列，这些国家目前对于仿生机器人的性能要求有了新的提升，不仅仅满足于路面识别，行走定位，还包括准确识别目标形态，智能纠正控制自身位置，并能实现记忆作业从而达到最大程度的智能化。

2 产品机械仿生设计发展前景（小结）

相对传统的产品机械设计方法，机械仿生设计作为一种新型的设计方法，短期内已经从集合多门学科逐步发展形成更深更广的产品设计理念。随着科技的不断发展，目前还需进一步研究与总结产品机械仿生设计的系统理论，同时必须有效地结合计算机发展技术进行仿生的辅助设计，并在机械控制系统和仿生设计集成方面需更进一步。产品机械仿生设计是未来产品设计的一个方向，它符合未来科技发展趋势，它是产品机械设计理念的一次跨越性的进步，它为产品设计的多元化发展提供了新的可能，它的发展与进步使得产品设计的道路越走越宽。

参考文献：

第4篇：机械设计原理与方法范文

关键词：机械设计方法 发展 趋势

中图分类号：TH126-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0241-01

1 前言

我们所说的机械设计指的是根据要求对机械工作原理、组成结构、运动方式及能量传递方式等进行分析和计算，并对其进行具体的描述，使它成为工作过程中的重要依据。机械设计的目的就是在各种要求之下将设计图纸做到最好，也就是做出优化的设计。当今社会，科技在不断地进步，尤其是计算机及系统科学的迅猛发展，机械设计的水平与能力也在不断提高，在进行机械设计时要将多种设计技术与理论紧密的联合在一起，使设计方法得到进一步的优化，使设计的手段更具智能化、精确化。

2 现代计算机机械设计方法的发展过程

现如今，各种技术都在快速发展，现代计算机机械设计在适应科技发展的要求的同时，更应该注重设计的质量，加快设计的速度，并对现代化的设计方法进行深入的研究与探讨。现代设计方法顾名思义是将现代化的设计方法应用到机械设计当中，其常用的设计方法有：技术预测法、系统设计法、可靠性设计法以及优化设计法等。各种机械设计方法由来已久，但机械设计传统的设计方法和理论的形成才仅仅有100年的历史，当然，传统设计方法肯定会有很多的局限性，会逐渐的退出机械设计的舞台。由于经济的飞速发展，使得计算机得到广泛的应用，这种巨大的改变就使得现代机械的设计方法也发生了很大变化，机械设计由传统的经验设计发展到全面利用的优化设计，促进了机械设计的全面发展。计算机技术的进步也为机械设计提供了便利条件，辅助软件例如CAD等都极大的便利了设计人员的工作。

3 现代机械设计的特点

现代机械设计分为很多的种类，其结构也越来越复杂，但从实现的功能上来看，它主要包括了动力系统、传动系统、操纵系统及控制系统等，而且每个系统又可以分解为若干的子系统。现代的机械设计不但要求设计师对其原理、结构、运行方式全面了解，而且还需要融合多种学科进行深入的交叉研究，使设计出的产品更具有竞争力。

传统的机械设计方法过程繁杂，且有很大的局限性，设计师水平有限，经验缺乏，很多机械中所要求的参数和指标都达不到要求，进而导致设计的成功率偏低，产品没有竞争力。但现代机械设计是在传统设计的基础上继承和发展的，将现代很多的科学技术都融入到了机械设计里，使得现代机械设计技术水平更高，同时也向着理性设计的方向发展。使现代机械设计成为了一门综合性强、多种学科交叉进行的基础性科学，将控制技术与科学技术有机结合到一起，实现机械系统的最优化。

4 现代机械设计所面临的形势

计算机机械设计在近年来发展迅猛，其便捷、直观等有点使得在设计工作中得到普及。同时，现代化的机械设计面临着非常严峻的挑战，设计的领域由单一化发展成为多元化，并且多种学科渗透其中，设计对象也发生了变化，由单机设计变成了系统设计，设计人员也从个人发展到了群体，这样一来，设计出的产品会更新颖，设计步骤会更有序，产品更新换代会更迅速。

5 现代机械设计方法的分类

现代机械设计的方法可从多方面对其进行分类：第一类是从工程领域的角度，我们可以将现代机械设计方法分为现代模具设计方法、现代材料设计方法等等；第二类是按其应用成熟度进行分类，它大体上分为两种，一种是应用正普及类，另一种是内容正发展类，前一种又可以划分为优化设计和计算机辅助设计，而后一种还可以分为创新设计、虚拟设计、智能设计等；第三类是从涵盖范围的角度，我们将现代机械设计分为广义设计类及狭义设计类；第四类便是中义设计类，顾名思义其设计内容是介于广义设计与狭义设计之间。目前，在现代机械设计中应用最为广泛的设计方法是最优化方法、动态设计和数值仿真。

6 机械设计的现代设计方法

在机械设计中，其设计方法有很多种，但大体上可以分为两种，一种是专业的现代设计方法，另一种是通用的现代设计方法。下面我们对其进行单独说明：

6.1 专业的现代设计方法

现代科技在不断进步，科技也在飞速发展，为了满足机械产品性能的需要，计算机专业人员和机械设计专业人员应相互合作，共同开发其设计软件，使设计的软件能更为准确的反应机械产品在运行中的各种情况，并对其进行定量分析，了解各个零件及机械的动态性能，形成相对稳定的设计程序，这便是专业的设计方法。

6.2 通用的现代设计方法

由于计算机的应用和普及，为了满足机械的各种性能，我们不仅要掌握专业的现代设计方法，在机械设计上也应该广泛采用计算机技术对系统进行分析和辅助设计，这种方法就叫做通用的现代设计方法，其中包括最优化、可靠性、仿真等。

7 现代机械设计的发展趋势

7.1 智能化

计算机技术的飞速发展促进了智能CAD的产生，将CAD技术与人工智能结合在一起，提高了系统的创造力。具有一定智能的系统通常用来进行方案的综合和对设计进行评价。这些年还出现了适合机械设计的模糊设计和模糊评判方法。由于现代化设计有着智能化和集成化等特点，就使得CAD技术必须与人工智能相结合，才能充分发挥智能作用，实现其本身的智能化，也进一步促进了计算机系统集成化的发展。现如今，计算机在已成为了通用的设计工具，通过对智能化的处理，使产品的设计方案更加高效、准确。

7.2 系统化和定量化

现代机械的设计指的是将传统设计中的经验逐步提高到了逻辑的、理性的、系统的新的设计方法。也就是说假如将产品看成是一个总系统，人们利用计算机技术，实现了人、机与环境相互协调，共同发展。现代机械的设计方法不仅要充分考虑到材料的强度，还应运用数学规划法等方式实现设计的可靠性，这样既缩短了研发的周期，又保证了设计的成功率。

8 结语

现代设计方法与传统方法相比发生了很大的变化，我们应博取众科之长，对设计的内容进行进一步的扩展，使设计的产品更加实用与新颖。

参考文献

第5篇：机械设计原理与方法范文

关键词：机械设计基础 教学内容 教学方法 教学手段 课程改革

《机械设计基础》课程是机械类专业的一门重要技术基础课，它的教学直接影响到学生对专业课程的学习兴趣。随着高职教育的不断发展，客观上要求我们去完善和创新，加快高职《机械设计基础》课程改革，以满足人才培养的需要。

一、机械设计基础课程存在的问题

1.培养目标不明确

对于高职学生而言，将来所从事的职业大多是面向生产第一线。所以，学生应具有解决生产实际问题并在实际工作中应用的能力，而不需要像本科生那样，重点培养学生的创新和综合设计能力。因此，在教学中应加强学生对工程实际中常用机构、零件等知识的学习和结构的拆装等动手能力的培养。

2.教学内容应做相应的调整

课程所选用的教材普遍存在内容不符合“必须与够用”的原则，高等职业技术教育培养的是高级技术应用型人才，必须要求实践性教学环节的课时数高于理论教学课时数。

3.教学方法、手段需进一步改进

由于教学内容较多，学时有限，教师一般常采用“满堂灌”的方法讲授学习内容。教师处于主动，学生处于被动，所以不利于调动学生的积极性以及培养他们的独立思考问题、独立解决问题的能力。我们的学生没有实际工作经验，对机械的了解只限于生活中接触的范围。虽然传统教学手段和现代化教学手段已经实现了并重，但是这些手段还不足以使学生真正地了解现实的工程实践以及具有较强的感性认识，对学生工程意识的培养还存在一定的不足。

4.考核方式单一，不能突出能力培养

期末考试成绩定终身是沿用至今的成绩评定制度。然而，它并不能全面反映学生的学习态度和实际水平，有的学生平时不学习，靠考前突击，仍然可以通过考试。因此，这种成绩评定制度不利于激发学生的学习积极性，也不利于知识的理解和掌握。

二、课程改革的基本思路

在教学理念上，强调“理论联系实际”“理论为实践教学服务”，内容上以“必须、够用”为度。《机械设计基础》课程的教学改革应紧紧围绕着以学生为主体，以能力培养为中心，以专业必备要求为知识基本点，加强实践教学。以现代教育技术为手段，优化课程体系，改革教学和考试方式、方法，培养学生综合应用能力和为专业教学服务为目标，建立全新的机械设计基础课程教学体系。

三、课程内容改革与实践

1.培养目标定位、修订教学大纲

根据专业定位对原有教学大纲进行了全面修订，重新组织和完善了课程教学内容。课程目标为“掌握机械设计中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点及设计方法，具备通用机械正确使用、维护及分析常见故障的能力”。

2.建立全新课程内容体系

新的课程教学内容，选择牛头刨床和带式输送机这两个典型的设备为载体，把有关常用机构和通用零件的内容融合在载体分析中。将力学中的扭转、弯曲强度计算与轴的设计结合，将剪切和挤压强度计算结合在螺栓联接、键联接当中，以利于学生将力学的理论知识与实际应用相结合，避免学生对枯燥的纯理论学习可能产生的厌倦心理。

四、教学方法和教学手段的改革

《机械设计基础》是一门理论性和实践性都很强的课程，学生没有实际工作经历，缺乏与此有关的感性认识。因此，教师应充分利用多种教学手段，将课程生动、直观、轻松地呈现给学生。教学方法、教学手段如下：

1.现场教学

以牛头刨床这个典型的机械加工设备为载体进行现场教学，介绍机器的组成和工作原理，以此训练学生分析机械系统的的能力。

2.案例教学法

在进行常用机构的教学时，以牛头刨床的机构分析为总任务，再将其分解为机器的认知、平面机构结构分析、平面连杆机构结构分析、凸轮机构结构分析、间歇机构结构分析等子任务，以此贯穿常用机构部分的内容。每一部分教师均先从牛头刨床中引出问题，再介绍相关机构，最后举例讨论。

3.任务驱动法

在通用零件部分教学时，以带式输送机传动装置的设计为总任务，再将其分解为电动机选择、带传动件设计、齿轮传动设计、联接设计、轴的构设计、轴承设计等子任务，以此贯穿通用零件部分的内容。每一部分教师均先从设计任务中引出问题，再介绍相关零件设计的理论和方法，最后举例讨论。设计任务就是学生的作业，学生边学边练，课程结束时完成其主要的设计计算。

4.采用实验室一体化教学

将课安排在机械原理实训室进行，采取多媒体课件讲解、模型演示和实验操作相结合的方法，充分利用教学资源，提高教学效果。

5.增设实验、实训项目，提高学生的实践及动手能力

在机械设计基础实验这个重要的实践环节，加强学生对机构、零件结构和机械设计等工程实践知识和对仪器设备的动手操作、机械结构的装拆等实际动手能力的培养，是对理论课程教学不足很好的补充和完善。保留了《轴系结构测绘》和《减速器结构装拆实验》。增设了《齿轮范成原理》是为了验证“范成法加工齿轮的原理以及齿轮加工中的根切现象”；《带传动实验》是为了验证理论课教学中的“带的弹性滑动及带传动的效率变化情况”。《轴系结构设计》实验，学生根据所提供的原始条件（如齿轮传动类型、齿轮圆周速度、蜗杆跨度等），自行选择合适的零件（如轴承、轴承盖、密封件、轴套类型），按照轴系结构设计的思路进行模拟设计或装配。

通过建立开放式的机构、零件陈列室和机械装拆实验室，使学生有更多的自主时间来安排学习，以期发挥学生在实验教学中的积极性与主动性，从而加强学生对机构、零件结构等工程实践知识和对仪器设备的动手操作、机械结构的装拆等实际动手能力的培养，确保对理论课程教学不足的补充和完善。

五、采用灵活多样的考试方式， 提高学生的综合应用能力

在考试方法上采用开卷与闭卷相结合，笔试、口试与讨论相结合，以增强考试内容的综合性与灵活应用性，突出对能力的考核。

综上所述，根据高职教育的特殊性，机械设计基础课程的教学应瞄准市场对人才的需求目标，不断地改革教学目标、教学内容、教学方法、教学手段等环节，从实用出发就能调动学生的学习兴趣，使他们学有所得、学有所长，能更好地为后续课程打下良好基础，机械设计课程改革需要我们不断地在实践中创新、总结和完善。

参考文献：

[1]郭攀成.机械设计基础课程教学内容和改革与实践[J].中国电力教育，2009，(4).

第6篇：机械设计原理与方法范文

关键词：机械原理；教学改革；面向设计

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）36-0213-03

机械原理课程一直是我国机械类专业的一门重要的技术基础课，从机械类课程的体系来看，机械原理课程起着承上启下的作用。力学、机械制图和金工实习等课程使学生有了机械设计的理论基础和初步工程背景，从机械原理课程开始步入培养设计能力和创新意识阶段。因此在面向应用型人才培养的教学改革中，机械原理课程的教学改革一直处于前沿和热点的地位，起着举足轻重的作用。机械原理课程是机械系统设计和机器人技术的重要基础，与现代机械设计密切相关。显然长期以来以机构分析为主的教学模式已不能适应时代对人才培养的要求，尽管人们已经意识到这一点，但目前在机械原理课程中，存在的普遍问题是对设计能力和创新意识培养效果不够明显。

因此，通过对专业培养目标及机械类课程的分析和研究，根据机械原理课程地位、内容和特点，我们提出面向设计的机械原理教学改革的指导思想，即以机构设计为主，具有机械系统方案设计能力为目标。

一、以机构设计为中心，重构教学体系，组织教学内容

由于我国过去传统机械行业主要是以引进先进技术消化吸收为主，机械设计是以经验加经典理论分析计算的模式，因此机械原理课程一直是以机构分析为主的教学体系，它的优点是可以培养学生扎实的机构学理论基础，而忽视了对学生综合设计能力和创新意识的培养。突出问题是学生到了机械系统设计课程及毕业设计时还不具备应有的机构设计能力，21世纪已进入技术创新的时代，现代机械设计需要的是设计和创新能力。过去机械原理课程体系的弊端在近年来应用型人才培养中日显突出。为此，机械原理课程以机构分析为基础，机构设计为主来构建教学体系和组织教学内容。

围绕机构设计展开教学。机械原理课程的重点内容是各种常用机构的设计及应用，以机构设计为中心组织教学内容，对于典型机构，加强机构特性、应用特点讲解，重点讲解机构的组成、演化变异，培养学生的分析问题和创新思维能力。减少和理论力学重合的分析部分内容，系统讲解机构的运动分析和动力分析。避免过去机构设计建模时，单一强调数学方法，善于考虑实际要求和条件，学会运用工程化的建模方法，解决设计问题。机构设计有图解法和解析法，图解法在过去的工程设计中起到过重要的作用。随着计算机技术的发展，现代机械工程设计已进入建模加计算机辅助设计时期，解析法越来越得到人们的重视和认可。但图解法简便直观，有助于学生对基本概念、基本理论的理解。因此，在教学中机构设计以解析法为主，图解法主要用来进行机构分析，为设计服务。现代机械设计发展较快，机械原理课程应能反应机械设计的新成果、新技术，而课程有些内容已显陈旧、没有实际意义。我们针对机械原理课时少、内容多的矛盾，删去课程中一些陈旧、过时的内容，如对连杆机构设计的图解法，删去实验法和图谱法，保留实用的、对机构分析有用的内容。对新成果和新技术的讲解，采用介绍性的方法，让学生了解所学知识的发展前沿，开阔视野、培养学习兴趣和创新意识。

在课堂中适时引入现代设计的技术和方法，使教学改革跟上发展的步伐。现代工程技术中已有多种对机械系统进行计算机辅助设计的方法，解析法是建模加计算机辅助设计。一般课堂教学中，解析法一般讲到建模，学生对解析法的学习处于方法原理阶段。在教学中通过典型机构例子演示编程及工程软件的应用。如在曲柄连杆机构教学中，用解析法建模后，演示用matlab编程，输出构件的运动和动力学分析曲线，向学生讲解机构设计过程。引入动力学分析软件（ADAMS），采用交互式的图形环境，创建参数化的机构模型，再对模型进行运动学和动力学仿真分析。机构设计通过教师快速建模、生动的动画及分析图形的输出，使学生进一步理解机构动态参数化设计过程，认识工程新技术的应用，提高学习的兴趣，增强设计能力。

二、培养工程意识和系统观念

机械原理课程使学生开始接触专业及机械设计类问题，对培养工程意识和系统观念至关重要。

机械原理课程机构内容部分，各章是一种不同的、独立的机构。在课程中，机构是由线段和符号构成的平面图形、机构分析和设计多为数理计算，内容是孤立的、静止的。由于学生又缺乏实践知识和工程背景，学习起来感觉枯燥，机械原理课程一直以来被认为是难学的课程。机构来源于机械，因此，我们在教学中采用从机械系统入手，提取和分析常用机构，进而设计机构的教学思路。在每种机构的讲解前，先搜集并放映一些典型机构系统的动画实例，使学生先了解该种机构在机械系统中的位置和作用，进行机构分析时，单一、静止和孤立的机构变为机械系统中动态的机构，通过机械系统学习机构，了解机构的工作原理、作用，不但有助于分析理解机构，重要的是认识了系统中的机构。再进入机构设计环节时，学生容易用动态开放的思维、系统的观念进行思考，有利于培养学生机构运动方案设计能力。另外在教学中，尽可能多的引进相关的工程实例，介绍机构的应用，开阔视野。同时启发学生到生活中找机构应用实例和需要设计或改进的小课题，通过讨论课、小作业等形式，从多环节培养学生工程意识。

三、合理安排实践教学，培养工程实践能力

实践教学是培养学生工程设计能力的重要环节。机械原理课程由理论教学、实验教学和课程设计三部分构成。应注意机械原理教学中理论教学与实践教学的关系，合理安排实践教学。

实验教学是培养学生动手能力和工程实践能力的重要环节，还有助于形象思维能力的培养。以前实验课时间由实验老师安排，没有注意实验的时效性，实验应该与理论课同步进行，才能保证教学效果。例如：机构运动简图绘制是难点内容，“机构的测绘和分析实验”应尽量安排在课后尽快进行，学生是刚开始接触这门课程，及时配合实验，对教学能起到事半功倍的作用。机械原理课程设计是培养学生设计能力的重要环节，内容主要有机构运动方案的选择和设计计算，要求用解析法完成。机构运动方案设计最能体现灵活性和创新性的关键所在。过去机械原理课程设计安排在课程之后，时间较紧，学生主要时间和精力用于建模、编程等内容，一些学生对计算机编程不熟，更是草草了之。课程设计达不到培养设计和创新能力的目标。为此我们将课程设计的题目从开课就布置给学生，让学生带着问题去学，有充分的时间进行机构运动方案设计的思考，鼓励学生进行开放性思维，提出较多机构方案进行比较和选优。改革后的课程设计教学，从教和学的层面都从系统机构设计问题展开，且贯穿于整个教学过程中，有效保证了设计质量。另外，在教学过程中，鼓励学生观察实际生活和工程实践中的机构，根据教学节奏自拟课程设计题目，培养观察和发现问题的能力的同时，有效提高了学生的兴趣并激发出设计冲动和创新意识。

四、将培养创新能力贯穿教学始终

创新是设计的灵魂。在教改中将创新能力培养确定为我校机械原理课程教改的主要目标之一，着重研究创新思维方式的培养。通过分析影响大学生创新思维的教育学因素，在机械原理的教学中，将创新思维方式的培养贯穿于理论教学、实践教学整个教学环节，从教学内容、教学方法多方面改革，全方位营造创新环境，通过改变传统继承式教育模式，避免满堂灌的套路式教学，多用启发式、讨论式教学方法，激活学生的思维。将创造性思维方式贯穿于教学过程中，培养学生创新意识和发散思维能力等。运用多媒体立体化教学培养学生形象思维能力。给实践性教学环节提供足够的时间和空间，为学生营造创新环境，激发创新兴趣。鼓励学生参加机械设计竞赛，提高、彰显和检验创新能力。我校自浙江省第一届机械创新设计大赛开始参赛，且连年在大赛中获奖。近两年来，在我校学生“全国三维数字化创新设计大赛”中取得一等、二等和三等奖的好成绩。图1为2010年全国一等奖作品风火队—“大力水手”号挖掘机的虚拟样机，图2为2011年全国一等奖作品“开拓者探险车”的总体设计图。

五、小结

面向设计的机械原理的教学改革在我校已进行多年了，几年来，学生学习兴趣不断提高，学生越来越能接受新的教学模式，从学生的学习热情和考试成绩，以及连年机械设计大赛中逐年取得的好成绩，证明我校机械原理课程教学改革在培养学生的设计能力方面是有效和成功的。

参考文献：

[1]申永胜.机械原理教程[M].北京：清华大学出版社，1999.

[2]黄昌华，郭庚田，白彩勤.采用三层次培养方案进行机械原理课程教学改革[J].清华大学教学研究，1995，（01）：47-49.

[3]郭卫东.机械原理课程教学方法和手段的改革与实践[J].太原理工大学学报（社会科学版），2008，（26）：56-59.

第7篇：机械设计原理与方法范文

关键词：机械设计；节能原理；实际应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.073

1 机械设计概述

所谓的机械设计就是对所有部件和整体的配合进行设计的过程，整个过程都要遵循机械应用的原则，大到整个机械设备的配合及运行，小到每个工作零件的选材、大小及等，都要你按照其运行的基本原理进行构思设计。对不同用途的机械，要利用不同的原理进行相应功能的设计。

2 现代的机械生产模式

（1）能适应市场批量生产的要求。现在的市场对机械产品的需求量很大，相应的生产周期也在不断减小。这对传统生产模式是一种挑战，因此，机械生产的方式以及观念都发生了很大变化。目前，生产企业都使用了自动化控制技术，再加上多媒体技术的辅助，为企业带来了极大的益处。（2）引进全新的技术，完善现在的生产模式。目前，单一的生产技术已跟不上市场的脚步，必须要将多个领域的技术综合起来，以很好地适应社会。在机械制造行业，传统模式以人工操作的方式为主，这样不仅生产速度慢，而且容易出现差错，导致产品质量较差，此外，对能源的浪费也很严重。

当下的生产模式中，加工车间的安全也是一个重要问题，工人一旦操作失误，不仅会危及人身安全，而且会影响产品质量，导致整个生产过程面临误工，耽误整体产品的生产效率。

3 机械设计的节能基本原理

所谓机械设计节能的基本原理就是对设备的动能输出以及势能和其消耗的无用功进行整理，并进行函数分析，总结出该如何进行设备的节能设计。

（1）动能方面的节能分析。在传统设计中，工程师一般都考虑动能变化对输出功率的影响，调节改善设备的波动、使用周期及加工精度，很少改善其给系统带来的影响。因此，笔者主要在这一点上进行研究改善。传统机械设备的动能并没有完全开发出来，这主要是因为在加工过程中，动能没有及时进行回收并转化。本着节能原则，调节系统的动能变化范围，尽可能地缩小范围。

（2）在输出力方面的节能分析。不同工作要求的机械设备在工作过程中的输出力是不同的，即使是相同的机械设备在不同过程要求下输出的力也不完全相同。因此，要在节能方面进行改善。

导致机械设备在工作过程中输出力偏高的因素主要是在很短时间内，力的变化波动比较大，在函数中表现为周期函数。只要把输出力的波动变化范围缩小，变化越小，节能的效果也就越好。

（3）降低无用功，节省能源。无论何种机械设备，都不可避免地会有摩擦以及其他阻力，这些阻力都或多或少地产生无用功。这些都和设备在设计过程中采用的零件精度以及方式有很大关系。这些无用功都对设备的使用效率产生极大阻碍。因此，在设计时，要充分考虑节能因素，最大限度地减小无用功，提升设备的使用率。

（4）节能原理的分析总结。节能的方法主要就是在动能、输出力以及减小无用功等方面对设备进行改进。简单地说，就是工程师在设计的过程中，把系统的一些参数变化维持在一个尽可能小的范围内，就可以极大地节省能源。但这点实现起来极为不易，是所有工程师长期奋战的目标。

4 机械设计节能原理的实际应用

由于机械设计节能的基本原理主要涉及质点以及动能定理，因此，由质点组成的对象都可以利用，其适用范围宽泛。

4.1 该节能原理在升降机械力的应用

升降机械在实际工作中消耗的功率较大，产生的无用功也较大，因此，要在节能方面进行改善。改进前，要先研究消耗的原因，大部分功率的消耗都发生在设备提升以及下放物体的过程中。一般来说，在设计升降机械前，一定要标准化，结合电梯的设计原理，加入机械设计的节能原理。在升降机械设计中的应用升降机械与其他机械相比，消耗功率的主要特征是货物和人的重量（有势力）在提升或下降的匀速运动过程中均要消耗功率。工程实践证明，以相同的速度提升质量相等的重物，按照电梯标准计算设计的曳引驱动机构所消耗的功率比传统卷扬驱动机构要小得多。若按“系统势能为常量或在最小范围内变化”设计升降机械或电梯，可得平衡升降机和平衡电梯设计方案。在平衡升降机中，若用Q（t）表示提升物体的质量，用P表示自重不变的配重，用r1表示升降货物卷筒的半径，r2表示升降配重卷筒的半径，若要平衡升降机的系统势能为常量，则必须满足式Q（t）r1=Pr2（公式1），虽然Q（t）为变量，但可采用自动变速机构改变传动比，可实现系统势能为常量。在平衡电梯中，若用Q（t）表示轿厢和水箱自重以及随人数变化载质量，P（t）表示配重和水箱自重（变量），曳引轮与导向轮半径相等用r表示。平衡电梯在工作时，当进入轿厢人的质量为q1，轿厢下水箱里将有p1重的水进入配重下水箱。电梯空载时，Q（t）=QP（t）=P，电梯工作时Q（t）=Q+q1-p1，P（t）=P+p1，将其代入式（公式1），则可求得轿厢下水箱里水进入配重下水箱的质量。

可以看出由轿厢水箱进入配重水箱水的质量只是人质量的1/2。现对卷扬驱动机构、曳引驱动机构和平衡升降机或平衡电梯所需要的电机功率进行对比，可以看出平衡升降机或平衡电梯显然要比曳引驱动机构要小。同时还可以发现，卷扬驱动机构系统势能在最大范围内变化，曳引驱动机构系统势能在较小范围内变化，平衡升降机或平衡电梯的系统势能为常量或在最小范围变化。由此可知，当系统势能为常量时，该机构节能效果最为明显。

4.2 在加工型设备中的应用

加工型机械设备在实际生活中较为常见，其在加工过程中消耗的能源也最大，因此，该类设备的节能尤其重要。以牛头刨床为例，该设备主要由一个质量很大的主轴来操作其稳定运行，要想实现节能，就要降低输入的功率，结合机械原理，再增添一个该装置，设备的功率变为原先的2倍，以提升功率，节省能源。

4.3 该节能原理在大压路机上的应用

大型压路机的轮子表面并没有严格按照周期函数来表现，其变化范围较大。这在无形中阻碍了节能设计。因此，要想真正实现节能，就要把冲击轮的势能在重心处于最低处时的变化缩小在一个最小区间，区间越小，节能效果越好。

第8篇：机械设计原理与方法范文

关键词：机械设计；教学；实验；课程设计

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1671―1580（2014）02―0055―02

《机械设计基础》是近机械类专业的一门主要技术基础必修课程。在南京农业大学，修读该门课程的主要有材料成型及控制工程、工业设计、工程管理等不同专业的学生。由于授课对象不同，教学计划安排的课时也比机械类专业的学生要少一些，因此该课程的教学与机械类专业的课程教学有不同的特点。下面分几个方面谈谈作者的教学体会。

一、要在课堂上激发学生的学习兴趣

学习这门课程的学生都是非机械类专业的学生，其中工业设计的学生在大二的时候学习这门课程，材料成型及控制工程、工程管理的学生在大三的时候学习这门课程。尽管这门课程是必修课，但是学生对这门课程并不非常了解，学习兴趣并不高。尤其是工业设计的很多学生，高中都是学美术的，基础非常差。因此，最重要的是去提高学生学习该课程的主动性与积极性。

一般而言，绪论是第一次课，对吸引学生的学习兴趣非常有用。任何一门课程的“绪论”，都要谈到“为什么学”、“学到什么”以及“如何学”的问题。作者在讲授这一章时，结合农业机械发展的特点，从传统的“牛拉耕田”、“拖拉机耕田”到“现代农业机械”，从古代的“马车”、“普通汽车”到“现代汽车”，以及现代汽车的主要组成，内燃机、牛头刨床的主要组成及工作原理等，通过这些简单易懂的例子，使学生了解到现代机械仍然以机械工程为基础，以激发学生的学习兴趣。作为工科学生必须具备机械设计基础知识，才能为后继专业课程的学习及日后技术革新打好基础。

同时，在授课过程中，笔者准备了非常多的案例、动画和录像，以理论结合实际进行教学。比如在讲“平面连杆机构”时，准备了“契贝谢夫四足步行机”的录像，非常的形象和生动。讲死点时，有飞机起落架、夹具等的动画，同时结合讲解，学生就非常容易接受和掌握，有比较深刻的感受。

二、注意内容的整体性和连贯性

《机械设计基础》 的前半部分主要是机械原理的内容，内容从高低副与自由度、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构到轮系，这是一个整理的学习过程。尤其是高低副与自由度，需要学生有一定的想象能力，如何把复杂机械的机构运动简图画出来，这部分掌握好了，对后面的几种机构的学习很有帮助。此外，速度瞬心是一个非常重要的概念。学生在《理论力学》的时候就学过速度瞬心，这与《机械设计基础》的速度瞬心有何区别？这一点要介绍透。同时，结构的压力角、传动角如何画出，等等，这几章有很大的连贯性，在讲解过程中切忌过快，要学生掌握好才行，多让学生做一些习题，否则影响后续章节的学习。

三、提炼关键内容，有重点地授课

《机械设计基础》是两门课的综合，前半学期主要是高低副、自由度和一些常用机构，后半学期主要介绍通用零部件的工作原理、结构特点、设计与计算等。前半学期机构的学习比较系统，基本上是在介绍了自由度、速度瞬心、压力角和传动角的知识以后，一个机构一个机构地学习。后半部分的内容非常繁多且零散，学生在学习的时候普遍反映不太好学，缺乏头绪。因此，这门课程的学习一定要有一条主线。笔者认为，本课程教学时，要结合课程设计的内容，进行有重点的学习。

以“齿轮机构”为例，这一章的内容非常多，也是这门课最重要的内容之一。这一章的学习，一般需要五六个课时的学习。笔者在这门课程的学习时，主要是抓住“渐开线的性质与特点”和“一对齿轮啮合过程”等主线开展教学。其中渐开线是这章学习的基础，所有牵涉到齿轮参数计算和啮合的知识的，都牵涉到渐开线。在教学的过程中，教师要抓住主线，逐步开展教学。

四、结合课程设计和实践进行授课

南京农业大学开设的《机械设计基础》这门课程有课程设计和创新设计。一般课程设计有两到三周的时间，是设计单级圆柱斜齿轮。一个学生一个设计题目，给出的斜齿圆柱齿轮各种传递的功率、输入转速、传动比等参数不同，要求学生通过查手册，独立设计出该对斜齿圆柱齿轮和减速箱系统。这个比较重要的是齿轮传动、带传动、连接、轴、滚动轴 承等几章的内容。在讲授这几章的内容时，都要结合课程设计进行授课，比如齿轮材料的选择及其热处理方法、齿轮设计时参数的选择、齿轮受到的轴向力切向力和径向力的计算等。通过结合课程设计的内容进行教学，可以加深学生的感性认识，提高学生的学习兴趣。同时可以让学生更好地进行课程设计，提高课程设计的质量。

五、培养学生的动手能力和工程意识

《机械设计基础》这门课主要有三个实验：机构运动简图与自由度、范成法加工渐开线齿轮、带传动系统综合实验。在这三个实验中，都注重学生的动手能力。尤其是第一个实验，一般在第二次或者第三次课程的时候做，有非常多的简单机构，让学生去绘制机构运动简图。在这些实验中，指导老师大概介绍了一下之后，就让学生自己动手去做，指导老师在一旁讲解与指导。通过实验，不仅可以锻炼学生的动手能力，还可以让学生独立地去思考。

笔者认为，《机械设计基础》这门课的设计过程，最重要的是让学生有工程意识。因为不管设计和制造任何机械，一般性能越好，功能越复杂，成本就越高。在设计过程中，要让学生结合实际和性能要求，去查各种手册和图册。手册和图册里面的推荐值一般都是一个范围，学生要结合经济性和实际要求去选取。要教导学生去参考前人的经验，但是又不要照搬前人的经验，要鼓励学生去积极创新。

总之，《机械设计基础》是一门重要的专业技术基础课。在本课程的教学实践中，要结合所教授学生的特点，去吸引学生学习的兴趣，有重点地进行讲授，以让学生能学好这门课程。同时要培养学生的工程和经济意识，鼓励学生不断进行创新。

[参考文献]

[1]杨可桢主编.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2]谢振宇.《机械设计基础》教学方法探讨[J].鞍山师范学院学报，2004（04）.

[3]倪向东等.机械设计基础课程教学方法探讨与实践[J].石河子大学学报（哲学社会科学版），2006（S1）.

第9篇：机械设计原理与方法范文

机械设计基础 课程改革 教学方法 教学手段

《机械设计基础》是机械类专业的一门重要的技术基础课，它是学生在学完基础课程后必须学习的一门过渡性课程。新形势下的高职院校人才培养本着“必须、够用”的原则，强化学生的实践能力，培养高素质技能型人才。这些实际需求迫切需要先进的教学理念、合理的人才培养模式与之相适应，那么以往的教学内容和教学模式不能适应新的教学要求。因此，我们依据新的人才培养目标，对这门课的课程标准、教学内容和教学方法与手段、实践教学、考核方法等方面进行了改革研究。

一、重新确立培养目标并修订课程标准

我院机械类专业的毕业生主要面向工业企业从事机械设备的操作、安装、调试、维修和更新改造，机械制造工艺规程的编制，产品质量分析与控制，生产技术管理及营销等工作。根据就业岗位，我院对机械类专业培养目标定位为培养“服务于生产第一线职业岗位群的中、高级技能型人才”。根据培养目标对原有课程标准进行了全面修订，重新组织和完善了课程教学内容。课程目标定位为“掌握机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点及基本设计方法，具备通用机械正确使用、维护及分析常见故障的能力”。只有明确了教学目标，教师才能有的放矢地做好教学工作，从而提高教学质量。

二、结合人才培养要求，整合教学内容

授课内容上以“必须、够用”为度，传统的机械设计基础课程由《理论力学》、《机械原理》、《机械零件》三门课程构成，内容体系庞大，本着符合“必须与够用”的原则，新的课程教学内容，针对人才培养对机械设计基础课程的要求，按照重在基础知识，突出动手能力培养及分析能力的培养的原则。筛选了传统的理论力学、机械原理和机械零件等课程的内容，并将这些内容有机地结合在一起，优化了教学内容，突出了高职的特征。全部教学内容分为两个教学情境：

情境一：以典型的加工设备牛头刨床做载体，以分析各种常见机构的工作原理、结构特点、失效形式及使用维护为教学重点。

情境二：以带式输送机为载体，介绍常用机械零件及传动系统的结构特点、失效形式及使用维护为重点，会常用机械零件及传动系统的基本设计方法；将力学中的扭转、弯曲强度计算与轴的设计结合，将剪切和挤压强度计算结合在螺栓联接、键联接当中，以利于学生将力学的理论知识与实际应用相结合，去掉复杂的公式推导及验证内容，直接引用结论；把课程设计融合在课后作业中。通过教学内容整合，减轻了学生负担,避免学生对纯理论学习可能产生的厌倦心理，还可以减少理论课授课时数，为实践能力的培养和强化留出了空间。机器始终贯穿在全部教学过程之中，使学生感到课程内容清晰，且具有较强的系统性和实用性。

三、采用丰富的教学方法和教学手段

《机械设计基础》课程内容中涉及到大量的机械传动过程、机械零件构造、机械工作原理等难于用粉笔和语言来描述清楚的内容，由于课时有限，教师一般常采用“满堂灌”的方法讲授学习内容，学生没有实际工作经历，缺乏与此有关的感性认识。改革后，教师充分利用多种教学方法和手段，尤其是现代化的教学手段，将课程生动、直观、轻松地呈现给学生，因而增强了学生学习兴趣，提高了教学质量。具体做法如下：

1.教学方法

（1）现场教学。以牛头刨床这个典型的机械加工设备为载体进行现场教学,介绍机器的组成和工作原理，以此训练学生分析机械系统的的能力，为学生学习机械设备类专业课程打基础。

（2）案例教学法

在进行常用机构的教学时，以牛头刨床的机构分析为总任务，再将其分解为若干个常见机构结构分析的子任务，以此贯穿常用机构部分的内容。每一部分均由教师先从牛头刨床中引出任务，再介绍相关机构。

（3）任务驱动法

在通用零件部分教学时，以带式输送机传动装置的设计为总任务，再将其分解为若干子任务，以此贯穿通用零件部分的内容。每一部分教师均先从设计任务中引出问题，再介绍相关零件的基础知识、选用及基本设计方法，最后举例讨论。设计任务就是学生的作业，学生边学边练，课程结束时完成其主要的设计计算。

这样做，使机构和零件不离开机器，在机器中学机构和零件，使学生对机器形成一个具体的、完整的认识，从而掌握机械系统分析和设计的一般方法。

2.教学手段

（1）采用实验室一体化教学。将课程安排在机械原理实训室进行，采取多媒体课件讲解、模型演示和实验操作相结合的方法。在机构陈列室学习，能增强学生对机械、机构、零件、部件的认识，使深奥的知识、难以看懂的图与图纸与实物联系起来变得通俗易懂，又培养了学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力；讲授时使用电子教案、演示系统（实物演示、投影仪、CAI课件）相结合，充分利用了教学资源，这种讲课模式受到学生好评，收到良好的教学效果。

（2）加强实践环节。为突出实践环节，新建两个机械设计实训室、一个机械原理实训室和一个拆装实验室。机械原理实训室和机械设计实训室主要面向《机械设计基础》课程教学和实验实训任务。

在机械设计基础实验这个重要的实践环节，保留了《轴系结构测绘》和《减速器结构装拆实验》，因为这两个实验均对学生进一步掌握机械结构及设计知识，了解结构设计的原则，而且还对学生的动手能力进行了锻炼。增设了《齿轮参数测定》《齿轮范成原理》、《带传动实验》、《轴系结构设计》等实验，这些重要的实践环节，加强了学生对常用机构、零件结构知识和对仪器设备的动手操作、机械结构的装拆等实际动手能力的培养，是对理论课程教学不足很好的补充和完善。

（3）采用灵活多样的考试方式。采取过程考评（任务考评）和期末考评（课程考评）相结合的方法。强调过程考核的重要性，过程考评占60%，期末考评占40%。在考试方法上采用开卷与闭卷相结合,笔试、口试与讨论相结合，以增强考试内容的综合性与灵活应用性，突出对能力的考核。在考核方法上强调了过程考核，使学生在学习过程中有了紧迫感，注重学习过程，从而提高了教学效果。

综上所述，根据高职教育的特殊性，机械设计基础课程的教学应瞄准市场对人才的需求目标，明确方向，不断地改革教学目标、教学内容、教学方法、教学手段及考核方法等环节，从实用出发，就能调动学生的学习兴趣，提高教学质量，需要我们不断地在实践中创新、总结和完善。

参考文献：

[1]郭攀成.机械设计基础课程教学内容和改革与实践[J].中国电力教育，2009,(4).